Vincitrice a Wimbledon nel 2011 e nel 2014, nella sua carriera si è aggiudicata in totale trentuno titoli WTA in singolare su quarantadue finali disputate, arrivando fino alla seconda posizione in classifica mondiale nell'ottobre 2011, nel giugno 2015 e nel gennaio 2019. Ha, inoltre vinto il Master di fine anno nel 2011 alla sua prima apparizione, la medaglia di bronzo alle Olimpiadi di Rio nel 2016, e si è spinta fino alla sua terza finale a livello Slam all'Australian Open 2019.
Mancina con colpi estremamente potenti e veloci e buone capacità a rete, ha conquistato per ben sei volte la Fed Cup con la squadra ceca tra il 2011 e il 2018, vantando nella competizione un bilancio di 34 partite vinte in singolare a fronte di 11 sconfitte, e la Hopman Cup 2012 insieme al connazionale Tomáš Berdych. Con un guadagno superiore ai 37 milioni di dollari, si posiziona all'ottavo posto tra le giocatrici che hanno guadagnato di più nella storia del tennis femminile a livello di montepremi.
Biografia Ha due fratelli: Jiri (ingegnere, chiamato come il padre) e Libor (insegnante).
Il 21 dicembre 2016 Petra è stata ferita nel suo appartamento da un rapinatore armato di coltello, che vi si era introdotto spacciandosi per un tecnico del gas. Il malfattore ha causato lesioni alla mano sinistra della giocatrice, che essendo mancina è stata costretta per settimane al riposo forzato.
Ha avuto delle relazioni con i tennisti Adam Pavlásek (2011-2013), Radek Stepanek (2013-2014), e con il giocatore di hockey Radek Meidl (2015-2016). Si è infine sposata con il suo allenatore di tennis, Jiri Vanek, dal quale ha avuto un figlio, Petr, nel 2024.
Carriera Introdotta al tennis all'età di soli 4 anni dal padre nella città natale Fulnek, fino a 16 anni giocava per divertimento un'ora al giorno, partecipando solo a qualche torneo juniores in patria. È stata poi scoperta da un talent scout del centro professionistico ceco di Prostejov, che ha individuato in lei un enorme talento facendola successivamente viaggiare per il mondo. Il suo idolo tennistico è la connazionale Martina Navrátilová.
2008-2009: primo titolo WTA Sotto la guida del coach David Kotyza, gioca a Parigi sconfiggendo per la prima volta una top 50, Anabel Medina Garrigues allora numero 30. All'U.S. National Indoor Tennis Championships riesce a sconfiggere Venus Williams. Nel giugno 2008 si qualifica al 4º turno degli Open di Francia, nel suo primo torneo del Grande Slam, sconfiggendo la giapponese Akiko Morigami, l'australiana Samantha Stosur e l'ungherese Ágnes Szávay.
Nel 2009 conquista il suo primo titolo WTA a Hobart, sconfiggendo Alona Bondarenko, Anastasija Pavljučenkova, Virginie Razzano, e in finale la connazionale Iveta Benešová. Agli US Open 2009 sconfigge l'allora nº1 mondiale Dinara Safina nel 3º turno in tre set, quando Kvitová occupava il 72º posto nel ranking. Al Generali Ladies Linz dello stesso anno raggiunge la finale sconfiggendo nel suo percorso Andrea Petković, Benešová, Carla Suárez Navarro e Agnieszka Radwańska. In finale viene sconfitta dalla belga Yanina Wickmayer.
2010: semifinale a Wimbledon e Top 30 Apre l'anno con la sconfitta al terzo turno di qualificazione di Hobart, dove difendeva il titolo, per mano di Kirsten Flipkens. Partecipa agli Australian Open dove si impone su Jill Craybas, per poi venire fermata da Serena Williams, la quale le lascia tre game. Successivamente disputa la semifinale a Memphis, sconfitta da Marija Šarapova.
Nei tornei del Sunshine Double (Indian Wells e Miami) subisce due sconfitte nel secondo turno, rispettivamente da Flavia Pennetta e Kim Clijsters. Apre la stagione sulla terra battuta a Barcellona con una sconfitta precoce inflittale da Iveta Melzer. Negli Internazionali d'Italia supera la Top 20 Vera Zvonarëva prima di venire fermata da Petković. Supera le qualificazioni a Madrid, ma non può fare nulla contro Caroline Wozniacki nel primo turno del tabellone. Non fa meglio al Roland Garros e a 's-Hertogenbosch, eliminata rispettivamente da Sophie Ferguson e Petković. Dopo la pesante sconfitta al Roland Garros di comune accordo con il suo allenatore decide di iniziare a collaborare con lo psicologo sportivo Michal Safar per migliorare l'approccio mentale agli incontri.
La ceca sboccia a Wimbledon. Infatti, grazie alle vittorie su Sorana Cîrstea, Zheng Jie, Viktoryja Azaranka, e la numero undici del mondo, Wozniacki, testa di serie numero tre, e in rimonta su Kaia Kanepi raggiunge la prima semifinale Slam in carriera. Tuttavia qui è costretta a soccombere contro Serena Williams. A fine torneo recupera 32 posizioni entrando tra le prime trenta tenniste al mondo.
Disputa il torneo International sloveno di Portorose come seconda testa di serie, ma viene sorpresa all'esordio da Stefanie Vögele. Seguono le sconfitte al primo turno a Istanbul, Copenaghen, Montréal e New Haven. Si presenta gli US Open tornando alla vittoria. Difatti si impone in due parziali su Lucie Hradecká ed Elena Baltacha, per poi venire fermata da Kim Clijsters.
Conclude la stagione con la sconfitta all'esordio a Tokyo contro Al'ona Bondarenko, al terzo turno a Pechino contro Wozniacki, al secondo turno a Linz per mano di Julia Görges e al primo turno a Mosca contro Kateryna Bondarenko. Chiude l'anno in 34ª posizione.
2011: sei titoli WTA, primo Wimbledon, WTA Finals, prima Fed Cup e best ranking Nel gennaio 2011 vince il torneo di Brisbane superando in finale la tedesca Petković; precedentemente si era imposta su Nadia Petrova (numero quindici del mondo), Ksenija Pervak, Dominika Cibulková e Pavljučenkova. Subito dopo disputa gli Australian Open dove, grazie alle vittorie contro la wildcard australiana Sally Peers, Anna Čakvetadze, Stosur, numero sei del mondo, e Pennetta, cede nei quarti di finale alla numero due della classifica mondiale, Zvonarëva. A fine torneo entra per la prima volta nella Top 20, precisamente alla 18ª posizione.
Continua il buon rendimento in Europa, conquistando il secondo titolo della stagione all'Open GDF Suez di Parigi, battendo in finale la prima testa di serie, nonché la seconda tennista del mondo, Clijsters. Nella corsa al titolo, si impone su Vesna Dolonc, Barbora Strýcová, Wickmayer e Bethanie Mattek-Sands. Segue una sconfitta a sorpresa all'esordio a Dubai, per mano della qualificata Ayumi Morita. Non fa meglio nemmeno a Indian Wells, dove subisce la rivincita di Strycova. In seguito torna a vincere un match a Miami contro Varvara Lepchenko, per poi cedere a Pavlyuchenkova che le infligge un bagel nel terzo parziale.
Tuttavia si rifà a Madrid, Premier Mandatory che si aggiudica superando la top-5 Azaranka in finale. Precedentemente, tra le altre, si era vendicata su Zvonarëva nel terzo turno e aveva estromesso in semifinale Li Na. A fine torneo, grazie ai 1000 punti ottenuti, entra di diritto nella Top 10, fermandosi proprio alla decima posizione. Disputa il Roland Garros con facili vittorie su Gréta Arn, Zheng Jie e Vania King, prima di venire rimontata da Li Na negli ottavi di finale.
Apre la stagione sull'erba con la finale all'Eastbourne International di Eastbourne. Qui, dopo avere sconfitto con difficoltà Anastasija Sevastova, Ekaterina Makarova e Agnieszka Radwańska, usufruisce del ritiro di Daniela Hantuchová nel secondo parziale. Nonostante ciò in finale viene impossibilitata da Marion Bartoli a sollevare il quarto titolo del 2011.
Il 2 luglio 2011 vince il Torneo di Wimbledon battendo in finale la russa Marija Šarapova, con il punteggio di 6–3, 6–4, segnando il suo migliore successo in carriera, e toccando il suo miglior ranking alla 7º posizione, diventando anche la prima tennista classe novanta a vincere un titolo dello Slam. Nella corsa al titolo non lascia un set ad Alexa Glatch, Anne Keothavong, Roberta Vinci e Wickmayer, mentre cede un parziale a Cvetana Pironkova e Azarenka.
Successivamente vola in Canada per la Rogers Cup, uscendo di scena al terzo turno per mano di Petković. Affronta nuovamente la tedesca al Cincinnati Masters, ma senza successo. Si presenta gli US Open, venendo sconfitta a sorpresa da Alexandra Dulgheru, diventando la rima tennista a far seguire una vittoria Slam dall'uscita al primo turno nello Slam successivo. Il risultato migliore di questa parte di stagione sarà la semifinale persa per mano della russa Zvonareva al Toray Pan Pacific Open, dopo avere usufruito del ritiro di Sharapova. Salita al quinto posto nel ranking, viene estromessa al secondo turno a Pechino. Tuttavia sale alla quarta posizione.
Nel finale di stagione sul cemento indoor conquista il torneo di Linz battendo in finale la slovacca Cibulkova per 6–4, 6–1, dopo aver rimontato in semifinale Jelena Janković. Ai 2011 WTA Tour Championships di Istanbul, durante i round robin, sconfigge le tre avversarie Zvonarëva, Wozniacki, e Agnieszka Radwańska, in semifinale l'australiana Stosur e in finale la bielorussa Azaranka per 7–5, 4–6, 6–3. Senza perdere un match riesce a vincere il suo sesto titolo stagionale, settimo in totale, toccando anche il proprio best ranking al numero 2 del mondo a soli 115 punti di distacco dalla vetta, occupata da Wozniacki. Conclude lo strepitoso anno vincendo con la propria nazionale la prima Fed Cup da quando Repubblica Ceca e Repubblica Slovacca si sono divise, battendo la Russia 3-2; sue le due vittorie nel singolo ai danni di Svetlana Kuznecova e Marija Kirilenko. A fine stagione riceve il premio come miglior giocatrice dell'anno.
2012: semifinale al Roland Garros
Partecipa alla Hopman Cup con Tomáš Berdych. La coppia vince il titolo battendo la Francia in finale. Successivamente prende parte al torneo di Sydney, dove viene sconfitta in semifinale da Li Na. Agli Australian Open ha la possibilità di diventare la nuova numero uno mondiale grazie all'uscita di Wozniacki nei quarti di finale. Non sfrutta l'occasione poiché viene battuta in semifinale da un'altra candidata per la vetta del ranking, Marija Šarapova, che batte la mancina di Bilovec in tre set.
Ad Indian Wells viene clamorosamente sconfitta al terzo turno dalla statunitense Christina McHale in tre set. Delude anche a Miami, dove viene eliminata al secondo turno da Venus Williams. Al Porsche Tennis Grand Prix di Stoccarda, dopo avere sconfitto Francesca Schiavone e Angelique Kerber, si arrende in semifinale alla russa Šarapova. A Madrid è la campionessa uscente, ma perde al secondo turno per mano di Lucie Hradecká. Agli Internazionali d'Italia la sua corsa si ferma ai quarti di finale, dove è superata nel derby tra mancine da Kerber. Agli Open di Francia batte in ordine Ashleigh Barty, Urszula Radwańska, Nina Bratčikova, Lepchenko, e Jaroslava Švedova prima di essere sconfitta da Šarapova.
A Wimbledon Kvitová non è ancora brillante, poiché viene sconfitta ai quarti di finale dalla futura campionessa Serena Williams. Lasciatosi alle spalle la delusione londinese la ceca prende parte ai Giochi della XXX Olimpiade. Non riesce a portare nessuna medaglia alla sua nazione venendo sconfitta ai quarti di finale dalla russa Kirilenko.
Ad agosto raggiunge la sua prima finale stagionale alla Rogers Cup vincendo il titolo ai danni della cinese Li Na. Nel corso del torneo ha la meglio su Ksenija Pervak, Bartoli, Tamira Paszek e Wozniacki. A Cincinnati viene sconfitta in semifinale da Kerber. Vince il secondo titolo stagionale a New Haven battendo Kirilenko in finale, rifacendosi della sconfitta subita ai recenti Giochi Olimpici. Agli US Open la corsa di Kvitová si ferma agli ottavi di finale per mano di Bartoli. Prima di perdere dalla francese, la ceca aveva almeno raggiunto i quarti di finale nei torneo dello Slam. La trasferta in Asia è avara di soddisfazioni essendo sconfitta al secondo turno sia da Tokyo che da Pechino. A fine anno si ritira dai WTA Tour Championships per un virus. Chiude l'anno in ottava posizione mondiale.
2013: due titoli WTA